Sinterização de cerâmicas de BaZr1− xYxO3 − δ para uso em células a combustíveis de óxido sólido

Abstract

ResumoOs materiais cerâmicos a base de zirconato de bário dopado com 8, 15 e 20 % em mol de ítrio (BaZr 1− x Y x O 3 − δ ) foram sintetizados pelo método dos precursores poliméricos com calcinação em 700, 800 e 900ºC por 2 horas. As nanopartículas foram analisadas por difração de raios X obtendo-se a estrutura cúbica do tipo perovskita. Pela equação de Scherrer calculou-se o tamanho médio dos cristalitos, sendo de 20,89; 18,30 e 15,17 nm para a dopagem com 8, 15 e 20 % em mol de ítrio, respectivamente. A sinterabilidade para o zirconato de bário dopado com 15% em mol de ítrio foi verificada por análise dilatométrica, Microscopia Eletrônica de Varredura por Efeito de Campo (MEV/FEG) e pelo método de Arquimedes. As amostras sinterizadas a 1600 °C por 4 horas apresentaram 56,8; 58,9 e 73,8% de densificação para 8, 15 e 20 % em mol de ítrio, respectivamente. A partir disso, verifica-se um aumento na sinterização com a inserção de maior concentração de dopante, sendo de grande importância para a aplicação em eletrólitos sólidos condutores protônicos utilizados em células a combustível. Palavras-chave: eletrólito sólido condutor protônico, precursores poliméricos, energia limpa AbstractCeramic materials based on barium zirconate doped-yttrium with 8; 15 and 20 mol% (BaZr 1− x Y x O 3 − δ ), were synthesized by the polymeric precursor method with calcination at 900 °C for 2 hours. The nanoparticles were analyzed by X-ray diffraction obtaining the cubic structure of the perovskite type. By the Scherrer equation the average crystallite size was calculated, being 20.89; 18.30 and 15.17 nm for doping with 8, 15 and 20 mol% of yttrium, respectively. The sinterability of the materials was verified by dilatometric analysis, scanning electron microscopy (SEM/FEG) and by the Archimedes method. Samples sintered at 1600 °C for 4 hours showed 56.8; 58.9 and 73.8% densification to 8, 15 and 20 mol% yttrium, respectively. From this, there is an increase in sintering with the insertion of higher dopant concentration, being of great importance for the application in proton conducting solid oxide fuel cells.